关于材质球中渲染光照一些理解
材质球
Specular Highlights:镜面光 Reflection: 遮罩反射 一个Cubemap 一个texture来描述我们对象的那些部分是可以反射的，而哪些不可以。记住，黑色表示没有任何反射性，而白色表示可以完全反射。下面的图片是我们将会用到的texture
Shader "Custom/MaskedReflection" {
Properties {
_MainTex ("Base (RGB)", 2D) = "white" {}
_MainTint ("Diffuse Tint", Color) = (1,1,1,1)
_ReflAmount ("Reflection Amount", Range(0, 1)) = 1
_Cubemap ("Cubemap", CUBE) = ""{}
_ReflMask ("Reflection Mask", 2D) = ""{}
}
SubShader {
Tags { "RenderType"="Opaque" }
LOD 200
CGPROGRAM
#pragma surface surf Lambert
sampler2D _MainTex;
sampler2D _ReflMask;
samplerCUBE _Cubemap;
float4 _MainTint;
float _ReflAmount;
struct Input {
float2 uv_MainTex;
float3 worldRefl;
};
void surf (Input IN, inout SurfaceOutput o) {
half4 c = tex2D (_MainTex, IN.uv_MainTex);
float3 reflection = texCUBE(_Cubemap, IN.worldRefl).rgb;
float4 reflMask = tex2D(_ReflMask, IN.uv_MainTex);
o.Albedo = c.rgb * _MainTint;
o.Emission = (reflection * reflMask.r) * _ReflAmount;
o.Alpha = c.a;
}
ENDCG
}
FallBack "Diffuse"
} 
Shader "Custom/AlphaMask" {
Properties
{
_Color ("Main Color", Color) = (1,1,1,1)
_MainTex ("Base (RGB) Trans (A)", 2D) = "white" {}
_MaskTex ("Mask (A)", 2D) = "white" {}
_Progress ("Progress", Range(0,1)) = 0.5
}
Category
{
Lighting Off
ZWrite Off
Cull back
Fog { Mode Off }
Tags {"Queue"="Transparent" "IgnoreProjector"="True"}
Blend SrcAlpha OneMinusSrcAlpha
SubShader
{
Pass
{
CGPROGRAM
#pragma vertex vert
#pragma fragment frag
sampler2D _MainTex;
sampler2D _MaskTex;
fixed4 _Color;
float _Progress;
struct appdata
{
float4 vertex : POSITION;
float4 texcoord : TEXCOORD0;
};
struct v2f
{
float4 pos : SV_POSITION;
float2 uv : TEXCOORD0;
};
v2f vert (appdata v)
{
v2f o;
o.pos = mul(UNITY_MATRIX_MVP, v.vertex);
o.uv = v.texcoord.xy;
return o;
}
half4 frag(v2f i) : COLOR
{
fixed4 c = _Color * tex2D(_MainTex, i.uv);
fixed ca = tex2D(_MaskTex, i.uv).a;
c.a *= ca >= _Progress ? 0f : 1f;
return c;
}
ENDCG
}
}
SubShader
{
AlphaTest LEqual [_Progress]
Pass
{
SetTexture [_MaskTex] {combine texture}
SetTexture [_MainTex] {combine texture, previous}
}
}
}
Fallback "Transparent/VertexLit"
} Forward Rendering
Forward Rendering是绝大数引擎都含有的一种渲染方式。要使用Forward Rendering，一般在Vertex Shader或Fragment Shader阶段对每个顶点或每个像素进行光照计算，并且是对每个光源进行计算产生最终结果。正向渲染一个基于着色器的渲染路径。在Unity中它支持逐像素计算光照（包括法线贴图和灯光Cookies）和来自一个平行光的实时阴影。在默认设置中，少数最亮的灯光在逐像素计算光照模式下渲染。其余的灯光计算对象顶点的光照。 下面是Forward Rendering的核心伪代码。
For each light:
For each object affected by the light:
framebuffer += object * light在Unity3D 引擎中，对于下图中的圆圈（表示一个Geometry），进行Forward Rendering处理。
将得到下面的处理结果
也就是说，对于ABCD四个光源我们在Fragment Shader中我们对每个pixel处理光照，对于DEFG光源我们在Vertex Shader中对每个vertex处理光照，而对于GH光源，我们采用球调和（SH）函数进行处理。 Forward Rendering优缺点
很明显，对于Forward Rendering，光源数量对计算复杂度影响巨大，所以比较适合户外这种光源较少的场景（一般只有太阳光）。
但是对于多光源，我们使用Forward Rendering的效率会极其低下。因为如果在vertex shader中计算光照，其复杂度将是 ，而如果在fragment shader中计算光照，其复杂度为 。可见光源数目和复杂度是成线性增长的。
对此，我们需要进行必要的优化。比如
- 1.多在vertex shader中进行光照处理，因为有一个几何体有10000个顶点，那么对于n个光源，至少要在vertex shader中计算10000n次。而对于在fragment shader中进行处理，这种消耗会更多，因为对于一个普通的1024x768屏幕，将近有8百万的像素要处理。所以如果顶点数小于像素个数的话，尽量在vertex shader中进行光照。
- 2.如果要在fragment shader中处理光照，我们大可不必对每个光源进行计算时，把所有像素都对该光源进行处理一次。因为每个光源都有其自己的作用区域。比如点光源的作用区域是一个球体，而平行光的作用区域就是整个空间了。对于不在此光照作用区域的像素就不进行处理。但是这样做的话，CPU端的负担将加重，因为要计算作用区域。
- 3.对于某个几何体，光源对其作用的程度是不同，所以有些作用程度特别小的光源可以不进行考虑。典型的例子就是Unity中只考虑重要程度最大的4个光源。
自发光
Global Illumination 全局光照设置
- 自发光效果 很多人都会奇怪，为什么我选了自发光的颜色，强度也调整的很大，为什么出不来效果呢，其实可能是少了一步操作。 首先我们需要先把这个自发光物体，选中LightMap静态，然后再把周围物体也都选中LightMap静态，再进行烘焙即可。很简单的，但遗了一步就会没有任何效果。
- 镜面 在模拟一个diffuse surface时，使用的是光滑，无光泽的object。这种方法，对于场景中的大部分objects都是合适的，而且很多光照模型都基于此种方法。但是，有时也要模拟闪光的模型表面，比如抛光的金属或者大理石地板的表面。Specular highlights就是用于模拟这些带有光泽的object表面。 有两种方法可以模拟镜面反射。第一种是Phong反射模型中的镜面反射部分，Phong模型以它的发明者，来自Utah大学的Bui Tuong Phong命名。与diffuse shading不同的是，镜面光与观察者（即camera）相对于表面的位置有关。只要看向一个发光的object，就自己观察到这一点，注意观察从不同的方向看向object时，该object的光泽如何改变。Phong模型指出，镜面光由观察方向和光的反射向量之间的夹角确定。公式为：
其中，R为反射向量，V表示观察方向，s表示亮点（照亮的区域）的大小。Specular exponent（镜面指数）越大，产生的亮点越小。反射向量可以使用如下的公式计算：
R = 2*(N • L)*N-L